【C++】初识C++基础篇·一（命名空间，函数重载，缺省参数，引用）；

news2024/12/29 21:54:13

文章目录

  • 前言
  • 1.输入与输出
    • 输出
    • 输入
      • cin和scanf的对比
  • 2.命名空间
  • 2.1namespace存在的意义
  • 2.2namespace的使用
  • 3.缺省参数
  • 4.函数重载
    • 重载函数的调用规则
  • 5.引用

在这里插入图片描述

前言

我们先通过一段简单的代码来拉开C++的序幕；

//text.cpp
#include<iostream>
#include<stdio.h>
using namespace std;
int main()
{
	printf("hello world");
	return 0;
}


//int main()
//{
//	cout << "hello world" << endl;
//	return 0;
//}

在上述代码中，**printf(“hello world”);所实现的效果。与下面的cout << “hello world” << endl;**的效果相同，我们要知道在C++当中他是兼容C语言的语法的，所以代码中C语言的语法也能运行成功；
而在这里面就涉及到了我们下面要说的在C++中的输入与输出；

1.输入与输出

• < iostream > 是 Input Output Stream 的缩写，是标准的输⼊、输出流库，定义了标准的输⼊、输
出对象。
• std::cin 是 istream 类的对象，它主要⾯向窄字符（narrow characters (of type char)）的标准输
⼊流。
• std::cout 是 ostream 类的对象，它主要⾯向窄字符的标准输出流。
• std::endl 是⼀个函数，流插⼊输出时，相当于插⼊⼀个换⾏字符加刷新缓冲区。
• <<是流插⼊运算符，>>是流提取运算符。（C语⾔还⽤这两个运算符做位运算左移/右移）
• 使⽤C++输⼊输出更⽅便，不需要像printf/scanf输⼊输出时那样，需要⼿动指定格式， C++的输⼊输出可以⾃动识别变量类型其实最重要的是C++的流能更好的⽀持⾃定义类型对象的输⼊输出。
• cout/cin/endl等都属于C++标准库，C++标准库都放在⼀个叫std(standard)的命名空间中，所以要通过命名空间的使⽤⽅式去⽤他们。
• ⼀般⽇常练习中我们可以using namespace std，实际项⽬开发中不建议using namespace std。
• 这⾥我们没有包含<stdio.h>，也可以使⽤printf和scanf， 因为在 < iostream >中间接包含了。vs系列编译器是这样的，其他编译器可能会报错。

对于输入和输出两种操作来说，最重要的就是流插入运算符和流提取运算符；

输出

输出：cout << “hello world” << endl;
"<<"符号表示的是将该字符串传给cout（传的只是地址），该符号指出了信息流动的方向；而且它不单单可以只传输一段字符串，甚至是多段、不同类型的多次拼接传输。例如：

#include<iostream>
#include<stdio.h>
using namespace std;
//int main()
//{
//	printf("hello world");
//	return 0;
//}


int main()
{
	cout << "hello world" << "  " << "123" << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述
从结果中就可以验证我们上面所说的话；
而且在这里如果熟悉C语言的我们可以看出来流插入运算符，与我们C语言中的按位左移运算符相同，由于C++兼容C语言，区分就成了问题，所以就有了我们下面要讲的运算符重载

通过重载，同一个运算符将有不同的含义。编译器通过上下文来确定运算符的含义。C本身也有一些运算符重载的情况。例如，&符号既表示地址运算符，又表示按位AND运算符;*既表示乘法，又表示对指针解除引用。这里重要的不是这些运算符的具体功能，而是同一个符号可以有多种含义，而编译器可以根据上下文来确定其含义。C++扩展了运算符重载的概念，允许为用户定义的类型(类)重新定义运算符的含义。

输入

2.输入：cin >> a;

#include <iostream>

int main() {
  int num;
  std::cout << "Enter an integer: ";
  std::cin >> num;
  std::cout << "The number you entered is " << num << std::endl;
  return 0;
}

这个示例中，我们使用 std::cin 来从键盘读取一个整数，并将该整数存储在变量 num 中。我们还使用 std::cout 向用户输出提示信息和最终的整数值。
cin 可以读取各种类型的输入值，包括整数、浮点数、字符和字符串。

cin和scanf的对比

cin 支持所有 C++ 内置类型的数据输入，包括 int, float, double 等。 它还支持用户定义的数据类型，例如类和结构。另一方面，scanf 函数只支持 C 语言的基本类型，如 int, char, float, double 等。它不支持 C++ 类和结构体。
错误处理：
cin 使用构造函数抛出异常来处理输入错误。当您尝试读取不合适的类型或不是具有所需范围的类型的值时，会抛出一个异常。这使得可以在程序的其他部分捕获该异常，并对用户做出适当的反应。另一方面，scanf 使用返回值来指示输入的成功与否，并且没有异常。
性能：

1.cin 的性能可能比 scanf 高，因为前者通常使用循环和条件语句来处理输入，而后者通过从输入流中查找特定的字符进行输入。因此，使用 cin 可以更高效地读取大量的输入数据。
可读性和便携性：
2.cin 的语法和功能比 scanf 更易于理解和编写。 cin 使用各种工具，例如流插入和流提取符，使读取和写入数据的操作更直观。此外，cin 在 C++ 标准中定义，因此可在所有的 C++ 编译器中使用。

2.命名空间

2.1namespace存在的意义

在C/C++中，变量、函数和后⾯要学到的类都是⼤量存在的，这些变量、函数和类的名称将都存在于全局作⽤域中，可能会导致很多冲突。
使⽤命名空间的⽬的是对标识符的名称进⾏本地化，以避免命名冲突或名字污染，
namespace关键字的出现就是针对这种问题的。

namespace（命名空间）是一种用于组织代码中命名的机制。它提供了一种方法来避免命名冲突，并允许您创建多个具有相同名称的独立实体。
定义命名空间
可以使用以下语法来定义命名空间并指定其名称：

//text.cpp
namespace my_namespace {
  // 在这里定义命名空间的成员
}

我们通过一个C语言中错误的代码来理解：

#include <stdlib.h>
int rand = 10;
int main()
{
	// 编译报错：error C2365: “rand”: 重定义；以前的定义是“函数”
	printf("%d\n", rand);
	return 0;
}

而在C++中我们可以通过在命名空间中定义它来更好的解决；

2.2namespace的使用

• 定义命名空间，需要使⽤到namespace关键字，后⾯跟命名空间的名字，然后接⼀对{}即可，{}中
即为命名空间的成员。命名空间中可以定义变量/函数/类型等。
• namespace本质是定义出⼀个域，这个域跟全局域各⾃独⽴，不同的域可以定义同名变量，所以下
⾯的rand不在冲突了。
• C++中域有函数局部域，全局域，命名空间域，类域；域影响的是编译时语法查找⼀个变量/函数/
类型出处(声明或定义)的逻辑，所有有了域隔离，名字冲突就解决了。局部域和全局域除了会影响
编译查找逻辑，还会影响变量的⽣命周期，命名空间域和类域不影响变量⽣命周期。

  1. namespace只能定义在全局，当然他还可以嵌套定义。

2.项⽬⼯程中多⽂件中定义的同名namespace会认为是⼀个namespace，不会冲突。
3.C++标准库都放在⼀个叫std(standard)的命名空间中。

在使用命名空间的成员时，我们需要使用名称空间的名称将其导入到当前范围。

#include<iostream>
using namespace std;
namespace study
{
	//变量
	int arr = 1;
	//函数
	int ADD(int left, int right)
	{
		return left + right;
	}
	//结构体
	struct Node
	{
		struct Node* next;
		int val;
	};
}

int main()
{
	cout << study::ADD(1, 2) << endl;
	return 0;
}

编译查找⼀个变量的声明/定义时，默认只会在局部或者全局查找，不会到命名空间⾥⾯去查找。所以
下⾯程序会编译报错。所以我们要使⽤命名空间中定义的变量/函数，有三种⽅式：

• 1.指定命名空间访问，项⽬中推荐这种⽅式。
• 2.using将命名空间中某个成员展开，项⽬中经常访问的不存在冲突的成员推荐这种⽅式。
• 3.展开命名空间中全部成员，项⽬不推荐，冲突⻛险很⼤，⽇常⼩练习程序为了⽅便推荐使⽤。

// 指定命名空间访问
int main()
{
	printf("%d\n", N::a);
	return 0;
}

// using将命名空间中某个成员展开
using N::b;
int main()
{
	printf("%d\n", N::a);
	printf("%d\n", b);
	return 0;
}


//展开整个命名空间中的全部成员；
#include <iostream>

namespace my_namespace {
    void some_function() {
        std::cout << "Hello from my_namespace!" << std::endl;
    }
}
using namespace my_namespace;
int main() {
    some_function();
    return 0;
}

这里还有一个问题，当我们有两个命名空间，它们都定义了一个名为 sayHello 的函数。

// 在命名空间 `test` 中定义 `sayHello` 函数
namespace test {
  void sayHello() {
    std::cout << "Hello from test!" << std::endl;
  }
}

// 在命名空间 `test2` 中定义 `sayHello` 函数
namespace test2 {
  void sayHello() {
    std::cout << "Hello from test2!" << std::endl;
  }
}

int main() {
  using namespace test;
  using namespace test2;
  sayHello();
  return 0;
}

在这个示例中，我们使用 using 语句导入了 test 命名空间中的 sayHello 函数和 test2 命名空间中的 sayHello 函数。当我们调用 sayHello 函数时，C++ 编译器并不知道是调用 test::sayHello 还是 test2::sayHello。 在运行期间与两个函数冲突。
为了避免这种情况，您可以在每个命名空间中导入只自己需要的成员，或者在使用命名空间成员时显式引用命名空间，以确保编译器知道调用哪个函数。例如，
在这里插入图片描述
这时的解决方法就是显式引用了每个命名空间中的 sayHello 函数，以确保编译器知道我们正在调用哪个函数：

#include <iostream>

namespace test {
  void sayHello() {
    std::cout << "Hello from test!" << std::endl;
  }
}

namespace test2 {
  void sayHello() {
    std::cout << "Hello from test2!" << std::endl;
  }
}

int main() {
  test::sayHello();
  test2::sayHello();
  return 0;
}

3.缺省参数

• 缺省参数是声明或定义函数时为函数的参数指定⼀个缺省值。在调⽤该函数时，如果没有指定实参
则采⽤该形参的缺省值，否则使⽤指定的实参，缺省参数分为全缺省和半缺省参数。（有些地⽅把
缺省参数也叫默认参数）
• 全缺省就是全部形参给缺省值，半缺省就是部分形参给缺省值。C++规定半缺省参数必须从右往左
依次连续缺省，不能间隔跳跃给缺省值。
• 带缺省参数的函数调⽤，C++规定必须从左到右依次给实参，不能跳跃给实参。
• 函数声明和定义分离时，缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现，规定必须函数声明给缺省值。

#include <iostream>
#include <assert.h>
using namespace std;
void Func(int a = 0)
{
	cout << a << endl;
}
int main()
{
	Func(); // 没有传参时，使⽤参数的默认值
	Func(10); // 传参时，使⽤指定的实参
	return 0;
}


#include <iostream>
using namespace std;
// 全缺省
void Func1(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{
	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;
	cout << "c = " << c << endl << endl;
}
// 半缺省
void Func2(int a, int b = 10, int c = 20)
{
	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;
	cout << "c = " << c << endl << endl;
}
int main()
{
	Func1();
	Func1(1);
	Func1(1, 2);
	Func1(1, 2, 3);
	Func2(100);
	Func2(100, 200);
	Func2(100, 200, 300);
	return 0;
}

在这里插入图片描述

4.函数重载

C++支持在同一作用域中定义多个同名函数，但是要求这些同名函数的形参不同，可以是参数个数不同或者类型不同。这样C++函数调⽤就表现出了多态⾏为，使⽤更灵活。C语⾔是不⽀持同⼀作⽤域中出现同名函数的。

#include<iostream>
using namespace std;
// 1、参数类型不同
int Add(int left, int right)
{
	cout << "int Add(int left, int right)" << endl;
	return left + right;
}
double Add(double left, double right)
{
	cout << "double Add(double left, double right)" << endl;
	return left + right;
}
// 2、参数个数不同
void f()
{
	cout << "f()" << endl;
}
void f(int a)
{
	cout << "f(int a)" << endl;
}
// 3、参数类型顺序不同
void f(int a, char b)
{
	cout << "f(int a,char b)" << endl;
}
void f(char b, int a)
{
	cout << "f(char b, int a)" << endl;
}
// 返回值不同不能作为重载条件，因为调⽤时也⽆法区分
//void fxx()
//{}
//
//int fxx()
//{
// return 0;
//}
// 下⾯两个函数构成重载
// f()但是调⽤时，会报错，存在歧义，编译器不知道调⽤谁
void f1()
{
	cout << "f()" << endl;
}
void f1(int a = 10)
{
	cout << "f(int a)" << endl;
}
int main()
{
	Add(10, 20);
	Add(10.1, 20.2);
	f();
	f(10);
	f(10, 'a');
	f('a', 10);
	return 0;
}

在这里插入图片描述

重载函数的调用规则

1.参数数量（或参数的顺序）应与函数定义匹配。
2.参数类型应与函数定义中参数类型匹配（考虑到 C++ 的类型转换基本原则）。如果函数定义中提供有默认的参数值，则重载函数调用时可以省略该描述符所引用的参数。

#include <iostream>

// 无参数的原型
void sideFunction() {
	std::cout << "Call with no parameters" << std::endl;
}

// 双参数原型，整型和双精度型参数
void sideFunction(int num, double num2) {
	std::cout << "Call with int and double arguments: " << num << " " << num2 << std::endl;
}

int main() {
	sideFunction();           // 调用无参数版本的 sideFunction()
	sideFunction(10, 3.14);   // 调用 int 和 double 参数版本的 sideFunction()
	return 0;
}

5.引用

引⽤不是新定义⼀个变量，⽽是给已存在变量取了⼀个别名，编译器不会为引⽤变量开辟内存空间，
它和它引⽤的变量共⽤同⼀块内存空间。
形式表现为：类型& 引用别名 = 引用对象;
并且它可以有多个引用别名；

int& a = b;
int& c = a;

此时a是b的引用别名；（**不要把引用符号“&”和取地址符号混淆**）
对别名a取别名c，c相当于还是a的别名；

它是与变量相关联的指针，但与其他指针不同，引用必须初始化指向某个已存在的对象，并且在整个其生命周期中都必须指向那个对象。引用就像指针一样，但是它们的一些优点是：

1.引用不像指针那样需要显式解引用操作。引用允许直接访问其引用的值，而不需要使用""运算符。
2.由于引用必须在初始化时被绑定到某个对象，因此不会出现悬空引用问题。
3.由于引用初始化不能更改，因此避免了错误的引用传递问题，即在函数调用传递引用时未提供有效的引用

引用必须在定义的同时初始化，并且在之后的程序里不能改变引用的指向;
对于这句话的理解，我们看下面一段代码；

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int a = 10;
	// 编译报错：“ra”: 必须初始化引⽤
	//int& ra;

	int& b = a;
	int c = 20;
	// 这⾥并⾮让b引⽤c，因为C++引⽤不能改变指向，
	// 这⾥是⼀个赋值
	b = c;
	cout << &a << endl;
	cout << &b << endl;
	cout << &c << endl;
	return 0;
}

这里面的b = c并非改变了引用指向，而是赋值，因为如果是改变了引用指向，根据我们上面给出的定理，引用别名和变量共用一块地址，所以我们只需要看它们的地址是否相同就能够判断出；
在这里插入图片描述
从地址中我们可以看出b 和 c 的地址并不相同，所以b = c只是赋值；

而下面这段代码中的形式，才是改变了引用指向；

#include <iostream>
using namespace std;
 
int main() {
	int a = 99, b = 32;
	int &r = a;
    a = 67;
	cout << a << ", " << r << endl; //67,67
 
    &r=b;//不能重新引用其他数据
    b = 88;
	cout << b << ", " << r << endl;
 
	return 0;
}

结果会报错为表达式必须为可修改的左值；在这里插入图片描述
最后对于引用中另外的关键知识点和问题，后面我会再写一篇文章专门讲解
在这里插入图片描述

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